| 【発明の名称】 |
高温ガス配管 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 雅浩
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| 【要約】 |
【課題】各分割ライナー間の間隔から浸入する高温ガスの加熱により、保温材、耐火材、耐圧管等の高温ガス配管構成品が損傷するのを阻止できる高温ガス配管の提供を課題とする。
【解決手段】耐火材２２及び保温材２３及びライナー２４を、耐圧管２１の軸線方向で少なくとも２以上に分割されたブロック２５としてまとめ、これら各ブロック２５間に、ここからの高温ガスＧの浸入を阻止する遮蔽部材２６を取り付けた構成とした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流路内を流れる高温ガスの圧力を受ける耐圧管と、該耐圧管の内壁面に施工された耐火材及び保温材と、これら耐火材及び保温材が前記内壁面から剥離しないように保持するとともに前記流路を形成するライナーとを備えてなる高温ガス配管において、前記耐火材及び前記保温材及び前記ライナーは、前記耐圧管の軸線方向で少なくとも２以上に分割されたブロックとしてまとめられ、これら各ブロック間には、ここからの前記高温ガスの浸入を阻止する遮蔽部材が設けられていることを特徴とする高温ガス配管。
【請求項２】 請求項１記載の高温ガス配管において、前記遮蔽部材は、前記軸線を含む断面で見た場合、前記耐圧管の前記内壁面側に固定された固定端部と、前記ライナーの外壁面に前記軸線方向摺動自在に当接する摺動端部とを有する浸入防止壁を備えてかつ、該浸入防止壁が、前記ライナーの外壁面に対して傾斜していることを特徴とする高温ガス配管。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床ボイラ等の高温ガスを取り扱うプラント設備に装備され、この高温ガスを流す高温ガス配管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流動床ボイラ等の高温ガスを取り扱うプラント設備においては、この高温ガスを流す高温ガス配管が要所要所に設けられている。図４に示す流動床ボイラ１に設けられた従来のこの種の高温ガス配管２を例として、以下に説明する。図４において、流動床ボイラ１は、火炉壁３で構成された燃焼室の底部に空気分散板４が設置されており、その下部の風室５から燃焼用空気Ａが供給されて、燃料、石灰石、燃焼生成灰等からなる固形物質の流動媒体が気泡型流動状態とされ、流動床６内で燃焼されるようになっている。この燃焼により生成された高温ガスＧは、高温ガス配管２を通って他の装置へと送られる。
【０００３】図５から７に示すように、この高温ガス配管２には、流路２ａ内を流れる高温ガスＧの圧力を受ける耐圧管７と、該耐圧管７の内壁面７ａに施工された耐火材８と、該耐火材８の内壁面８ａに施工された保温材９と、これら耐火材８及び保温材９が内壁面７ａから剥離しないように保持するとともに流路２ａを形成するライナー１０とが備えられている。耐圧管７は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼等の合金鋼製であり、その内壁面７ａには、複数の固定部材１１を環状配置させたものが高温ガス配管２の軸線方向において一定間隔で固定されている。耐火材８は、煉瓦等の耐火性に優れた材質からなり、保温材９は、流路２ａ内の熱が耐圧管７へと逃げるのを抑えるべく、保温性に優れた材質からなっている。
【０００４】ライナー１０は、ステンレス鋼等からなる中空管であり、熱膨張による伸びを考慮して、前記軸線方向において複数の分割ライナー１２に分割され、かつ、これら分割ライナー１２間には、間隔１３が設けられた構成となっている。各分割ライナー１２の一方の端部１２ａには、間隔１３を覆うとともに、隣接した分割ライナー１２の内面が摺動自在に接触するためのガイドとしてガイドリング１４が溶接固定されている。そして、これら各分割ライナー１２は、互いに嵌合することで、前記流動床ボイラ１からの高温ガスＧが流れる流路２ａを形成している。また、各分割ライナー１２は、耐圧管７内の各固定部材１１にそれぞれ固定された板ばね１６により、図６に示すように６点支持されている。これら板ばね１６は、前記軸線方向において、各固定部材１１から傾斜した状態で各分割ライナー１２に向かって伸びており、その先端部１６ａは、各分割ライナー１２の外面に摺動自在に当接している。なお、分割ライナー１２の支持方法としては、図８に示すように、板ばね１６の代わりにピン１７を設けて、これらピン１７の先端１７ａで各分割ライナー１２を６点支持する方法もある。
【０００５】上記説明の従来の高温ガス配管２においては、流動床ボイラ１からの高温ガスＧが流路２ａ内に流れると、各分割ライナー１２は、高温ガスＧからの熱を受けて前記軸線方向及び半径方向に向かって熱膨張する。前記軸線方向への熱膨張による伸びは、間隔１３によって吸収され、また、前記半径方向への熱膨張による伸びは、各板ばね１６の弾性変形によって吸収されるので、各分割ライナー１２が塑性変形を起こさないようになっている。また、高温ガスＧからの熱は、各分割ライナー１２の壁部を通って保温材９、そして耐火材８へと伝熱するが、保温材９によってその伝熱量が抑制され、耐圧管７は、設計強度を保てる温度範囲内に保持されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記説明の高温ガス配管２は、下記のような問題を有している。すなわち、各分割ライナー１２間には、間隔１３が開いているため、該間隔１３から他の間隔１３へと通じるバイパス流路ができてしまい、高温ガスＧが保温材９や耐火材８や耐圧管７へと浸入してこれらを加熱して損傷させるという問題である。さらに、保温材９の損傷は、耐圧管７への伝熱量の増加を招いてその壁面温度を上昇させるので、ついには設計温度条件を越えて設計強度を保てなくなって破損を起こす恐れも有している。
【０００７】本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、以下の目的を達成しようとするものである。すなわち、各分割ライナー間の間隔から高温ガスが浸入し、保温材、耐火材、耐圧管等の高温ガス配管構成品の損傷を阻止できる高温ガス配管の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の高温ガス配管は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項１記載の高温ガス配管は、流路内を流れる高温ガスの圧力を受ける耐圧管と、該耐圧管の内壁面に施工された耐火材及び保温材と、これら耐火材及び保温材が前記内壁面から剥離しないように保持するとともに前記流路を形成するライナーとを備えてなる高温ガス配管において、前記耐火材及び前記保温材及び前記ライナーが、前記耐圧管の軸線方向で少なくとも２以上に分割されたブロックとしてまとめられ、これら各ブロック間には、ここからの前記高温ガスの浸入を阻止する遮蔽部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】上記請求項１記載の高温ガス配管によれば、分割された各ライナーと各ブロックとの間隙や、各ブロックと耐圧管との間隙や、保温材と耐火材との間隙から高温ガスが浸入しようとしても、遮蔽部材で遮蔽されており、さらには、これら間隙を高温ガスが流れようとしても、流れ出て行く出口となる箇所がなく、高温ガスが流れを生むのに必要である圧力差が起きないので、その浸入が阻まれる。
【００１０】請求項２記載の高温ガス配管は、請求項１記載の高温ガス配管において、前記遮蔽部材が、前記軸線を含む断面で見た場合、前記耐圧管の前記内壁面側に固定された固定端部と、前記ライナーの外壁面に前記軸線方向摺動自在に当接する摺動端部とを有する浸入防止壁を備えてかつ、該浸入防止壁が、前記ライナーの外壁面に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１１】上記請求項２記載の高温ガス配管によれば、流路内の高温ガスによって遮蔽部材が熱膨張を起こす場合、特にライナーの外壁面に当接する部分が高温化されるとともに、ライナーが半径方向へ熱膨張することによる圧迫を受ける。これらにより、遮蔽部材の、ライナー外壁面に当接する部分は、半径方向に向かって熱膨張変形を起こそうとする。このとき、耐圧管は、温度が比較的低くて熱膨張割合が小さいので、その内径があまり変わらないことから、遮蔽部材は、外径が規制されて圧縮荷重を受けるところであるが、浸入防止壁がライナーの外壁面に対して傾斜し、かつ摺動端部において摺動自在とする構成を採用していることから、浸入防止壁は圧縮荷重を受けることなく自由に熱膨張できる。さらに、浸入防止壁とライナーとの間は、摺動端部が当接していることで気密が保たれており、ここからの高温ガスの浸入が抑制されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる高温ガス配管の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、この高温ガス配管２０には、流路２０ａ内を流れる高温ガスＧの圧力を受ける耐圧管２１と、該耐圧管２１の内壁面２１ａに施工された耐火材２２と、該耐火材２２の内壁面２２ａに施工された保温材２３と、これら耐火材２２及び保温材２３が内壁面２１ａから剥離しないように保持するとともに流路２０ａを形成するライナー２４とが備えられている。また、耐火材２２及び保温材２３及びライナー２４は、高温ガス配管２０の軸線方向において、複数に分割されたブロック２５としてまとめられている。そして、これら各ブロック２５間には、ここからの高温ガスＧの浸入を阻止する遮蔽部材２６が取り付けられている。
【００１３】耐圧管２１は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼等の合金鋼製であり、その内壁面２１ａには、複数の固定部材２７を環状配置させたものが前記軸線方向に一定間隔をおいて固定されている。耐火材２２は、煉瓦等の耐火性に優れた材質からなり、保温材２３は、流路２０ａ内の熱が耐圧管２１へと逃げるのを抑えるべく、保温性に優れた材質からなっている。ライナー２４は、ステンレス鋼等からなる中空管であり、熱膨張による伸びを考慮して、前記軸線方向において複数の分割ライナー２８に分割され、かつ、これら分割ライナー２８間には、間隔２９が設けられた構成となっている。各分割ライナー２８の一方の端部２８ａには、間隔２９を覆うとともに、隣接した分割ライナー２８の内面が摺動自在に接触するためのガイドとしてガイドリング３０が溶接固定されている。そして、これら各分割ライナー２８は、互いに嵌合することで、前記流動床ボイラ１からの高温ガスＧが流れる流路２０ａを形成している。
【００１４】遮蔽部材２６は、前記軸線を含む断面で見た場合、耐圧管２０内の固定部材２７に固定された固定端部２６ａと、各分割ライナー２８の外壁面３１に前記軸線方向摺動自在に当接する摺動端部２６ｂとを有する浸入防止壁２６ｃを備えてかつ、該浸入防止壁２６ｃが、外壁面３１に対して傾斜した構成となっている。この遮蔽部材２６は、図２、３に示すように、固定端部２６ａから摺動端部２６ｂに向かって細くなる、テーパ型の円筒形状を有している。
【００１５】上記説明の高温ガス配管２０によれば、各分割ライナー２８と各ブロック２５との間隙や、各ブロック２５と耐圧管２１との間隙や、保温材２３と耐火材２２との間隙から高温ガスＧが浸入しようとしても、遮蔽部材２６で遮蔽されており、さらには、これら間隙を高温ガスＧが流れようとしても、流れ出て行く出口となる箇所がなく、高温ガスＧが流れを生むのに必要である圧力差も起きないので、その浸入が阻まれる。
【００１６】また、流路２０ａ内の高温ガスＧによって遮蔽部材２６が熱膨張を起こす場合、特に分割ライナー２８の外壁面３１に当接する部分が高温化されるとともに、分割ライナー２８が半径方向へ熱膨張することにより圧迫を受ける。これらにより、遮蔽部材２６の、分割ライナー２８の外壁面３１に当接する部分は、半径方向に向かって熱膨張変形を起こそうとする。このとき、耐圧管２１は、温度が比較的低くて熱膨張割合が小さいので、その内径が変わらないことから、通常は、遮蔽部材２６の外径が規制されて圧縮荷重を受けるところであるが、浸入防止壁２６ｃが外壁面３１に対して傾斜し、かつ摺動端部２６ｂにおいて摺動自在とする構成を採用していることから、浸入防止壁２６ｃは圧縮荷重を受けることなく自由に熱膨張できる。さらに、浸入防止壁２６ｃと分割ライナー２８との間は、摺動端部２６ｂが外壁面３１に当接していることで気密が保たれており、ここからの高温ガスＧの浸入が抑制される。
【００１７】以上に説明したように、本発明の高温ガス配管２０によれば、耐火材２２及び保温材２３及びライナー２４を、前記軸線方向で分割された複数のブロック２５としてまとめるとともに、これら各ブロック２５間に、ここからの高温ガスＧの浸入を阻止する遮蔽部材２６を取り付けたことで、分割ライナー２８と各ブロック２５との間や、各ブロック２５と耐圧管２１との間や、保温材２３と耐火材２２との間に浸入しようとする高温ガスＧは、その浸入が阻まれるので、各分割ライナー２８間の間隔２９から高温ガスＧが浸入して保温材２３、耐火材２２、耐圧管２１等の高温ガス配管構成品が損傷するのを阻止できる高温ガス配管２０の提供が可能となる。
【００１８】また、遮蔽部材２６は、前記軸線を含む断面で見た場合、耐圧管２１の内壁面２１ａ側に固定された固定端部２６ａと、分割ライナー２８の外壁面３１に前記軸線方向摺動自在に当接する摺動端部２６ｂとを有する浸入防止壁２６ｃを備えるとともに、該浸入防止壁２６ｃが、分割ライナー２８の外壁面３１に対して傾斜している構成を採用したことで、流路２０ａ内の高温ガスＧからの入熱によって遮蔽部材２６が熱膨張を起こす場合、浸入防止壁２６ｃは圧縮荷重を受けることなく自由に熱膨張できるので、熱膨張による塑性変形を起こしにくく、かつ熱膨張変形時にも高温ガスＧの浸入を抑制できるように気密を保てる高温ガス配管２０とすることも可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の高温ガス配管によれば、耐火材及び保温材及びライナーを、高温ガス配管の軸線方向で分割された複数のブロックとしてまとめるとともに、これら各ブロック間に、ここからの高温ガスの浸入を阻止する遮蔽部材を取り付けたことで、分割ライナーと各ブロックとの間や、各ブロックと耐圧管との間や、保温材と耐火材との間に浸入しようとする高温ガスは、その浸入が阻まれるので、各分割ライナー間の間隔から高温ガスが浸入し、保温材、耐火材、耐圧管等の高温ガス配管構成品が損傷することを阻止できる高温ガス配管の提供が可能となる。
【００２０】また、遮蔽部材は、前記軸線を含む断面で見た場合、耐圧管の内壁面側に固定された固定端部と、分割ライナーの外壁面に前記軸線方向摺動自在に当接する摺動端部とを有する浸入防止壁を備えるとともに、該浸入防止壁が、分割ライナーの外壁面に対して傾斜している構成を採用したことで、流路内の高温ガスからの入熱によって遮蔽部材が熱膨張を起こす場合、浸入防止壁は圧縮荷重を受けることなく自由に熱膨張できるので、熱膨張による塑性変形を起こしにくく、かつ熱膨張変形時にも高温ガスの浸入を抑制できるように気密を保てる高温ガス配管とすることも可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月４日（１９９８．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７０９９０（Ｐ２０００−１７０９９０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４６１９１ |
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